ESPECTROFOTOMETRÍA

ESPECTROFOTOMETRÍA

La espectrofotometría se refiere a métodos cuantitativos de análisis químico que utilizan la luz para medir la concentración de las sustancias químicas. Se conocen como espectrofotometría de adsorción visible (colorimetría), ultravioleta, infrarroja. La espectrofotometría se basa en principios colorimétricos y comúnmente se usa para medir la concentración de dióxido de azufre. En este proceso, los colorantes y productos químicos se combinan con una solución que contienen dióxido de azufre. El color de la solución da lugar a diferentes cantidades de luz absorbida . La cantidad de luz absorbida, medida con un espectrofotómetro, indica la cantidad de dióxido de azufre.

LEY DE BOURGUER-LAMBERT-BEER

Bourguer, Lambert y Beer establecieron relaciones de la variación de la intensidad de luz transmitida por una muestra con el espesor o con la concentración de ella, para materiales translúcidos. Estas relaciones se conocen como la ley de Bourguer-Lambert-Beer. O la ley general de la espectrofotometría que permite hallar la concentración de una especie química a partir de la medida de la intensidad de luz adsorbida por la muestra. Esta ley se puede expresar en términos de potencia de luz o de intensidad de luz, asumiendo luz monocromática, como It/Io= 10 -abc . It es la intensidad de la luz transmitida, Io es la intensidad de luz que proviene de la fuente, a el coeficiente de absortividad molar , b la longitud de trayectoria del haz a través de la muestra.

La relación It/Io se conoce como transmitancia T , y es la medida primaria que se realiza en los instrumentos para medir la absorción de luz por parte de una muestra. Normalmente se expresa en forma porcentual y se llama porcentaje de transmitancia. La luz adsorbida sería la diferencia entre la intensidad de luz incidente y la intensidad transmitida después de pasar a través de la muestra.

Cuando se toma el logaritmo decimal negativo de la relación It/Io , entonces:

-log It/Io = - log T

relación que representa la cantidad de luz adsorbida por la muestra . Esta relación recibe el nombre de absorbancia y se designa por A. Obsérvese que a diferencia de la transmitancia, la absorbancia aumenta a medida que aumenta la atenuación del haz.

La ley de Bouguer-Lambert-Beer se puede escribir de las siguientes formas:

It/Io== 10 -abC

-log T = -abC

-log T = A= abC

Donde C es la concentración del soluto , a el coeficiente de absortividad molar y b la absorbancia es adimensional. El coeficiente de absortividad molar es función de la longitud de onda, el índice de refracción de la solución y es característico de cada sistema soluto-solvente ,e s una propiedad intensiva, no depende de la concentración y representa la absorción de luz por mol de soluto para una longitud de onda. Al no conocer el peso molecular de la sustancia de ley de Beer se puede expresar como:

A=abC

Donde a el coeficiente de absortividad molar y sus unidades depende de las unidades de concentración utilizadas , que pueden estar en g/L o g/lOOmL. A continuación está la representación de la ley de Beer.

FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRÍA

• La radiación Electromagnética y su Interacción con la Materia:

Los modelos explicativos de la estructura de la materia que tienen como fundamento las características ondulatorias de las partículas que la constituyen proporcionan un marco de referencia para describir las interacciones entre la radiación electromagnética y la materia. Estas interacciones son el fundamento de las aplicaciones espectroscópicas. En algún medio material la interacción entre los campos eléctricos y magnéticos que existen en la materia y los correspondientes de la radiación pueden llegar a reducir esa velocidad de propagación, por ello sólo en el vacío se observa la velocidad máxima. Si asignamos una longitud de onda característica a cada tipo de radiación, la propagación de esa onda se hará con una frecuencia tal que al multiplicarla por su longitud debe darnos la velocidad de propagación. Esto es c = lv, donde l es la longitud de onda y v es la frecuencia de esa onda. c O 2y99792458E8 m*s-l es la velocidad de luz en el vacío. La energía asociada con cada onda, se obtienen mediante la ecuación de Plank:

E = hv

• Absorción y Emisión de radiación por Parte de la Materia:

Una descripción simple de la estructura de la materia permita explicar los enlaces entre los átomos para formar moléculas en términos de la localización de ciertas partículas subatómicas. Estas partículas evidencian sus características ondulatorias ya que interactúan con la radiación electromagnética. La molécula en forma estable bajo las condiciones ambientales corrientes se encuentra en un determinado nivel energético. Si la se logra hacer incidir sobre la molécula un fotón de radiación electromagnética con energía apropiada, la molécula aumenta su contenido energético absorbiendo el fotón. Entonces la molécula pasa a un estado excitado. La molécula energizada se encuentra en un estado que no es estable en condiciones ambientales corrientes y regresa a la condición estable y para lograrlo emite un fotón con la energía que logró excitarla antes.

MEDIDA DE LA TRANSMITANCIA Y LA ABSORTIVIDAD

Las medidas se realizan por medio de distintos tipos de instrumentos de espectroscopia óptica como: La espectroscopia de emisión, espectroscopia de absorción y la espectroscopia de fluorescencia y dispersión. En muchos instrumentos, el dispositivo de lectura consiste en una escala lineal calibrada en unidades de O a 100% T . Con este tipo de instrumentos una medida de transmitancia se hace 3 pasos, Primero mientras está interrumpida la incidencia del haz luminoso sobre el transductor por medio de un obturador, se realiza un ajuste eléctrico hasta que la aguja del dispositivo de lectura marque 0; este paso se denomina ajuste de la corriente obscura o T 0% . A continuación se hace un ajuste a T 100% , con el obturador abierto y la celda con el disolvente colocada en la trayectoria del haz. Por último, se sustituye la celda con el disolvente por la celda que contiene la muestra. También se puede construir una escala de absorbancia.

EQUIPOS

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